PENGARUH VARIASI WAKTU TAHAN PADA PROSES NORMALIZING TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN STRUKTUR MIKRO BAJA AISI 310S PADA PRESSURE VESSEL Mahasiswa Febrino Ferdiansyah Dosen Pembimbing Ir. Rochman Rochiem, M. Sc. Ir. Moh. Farid, DEA
1
Latar Belakang • Pressure Vessel adalah suatu bejana yang dirancang untuk menahan gas atau cairan pada tekanan secara substansial. • Bentuk kegagalan ini berupa terjadinya kebocoran pada pressure vessel
2
Batasan Masalah • • • •
Kondisi bahan diasumsikan homogen Pengaruh lingkungan diabaikan Laju temperatur selama pengeluaran spesimen dari dapur pemanas diabaikan Pengaruh agitasi dan perubahan temperatur pada media pendingin diabaikan
3
Permasalahan • Bagaimana pengaruh holding time pada proses perlakuan panas terhadap bending dan kekerasan baja AISI 310S?. • Bagaimana pengaruh holding time pada proses perlakuan panas terhadap perubahan struktur mikro baja AISI 310S? • Bagaimana pengaruh holding time pada proses perlakuan panas terhadap pembentukkan fasa baru dan transformasi fasa?
Tujuan • Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisa pengaruh holding time pada proses perlakuan panas terhadap sifat mekanik dan perubahan struktur mikro serta pembentukan fasa –fasa baru pada baja AISI 310S.
5
Perlakuan Panas • Kombinasi operasi pemanasan dan pendinginan terhadap logam atau paduan dalam keadaan padat dengan waktu tertentu, untuk memperoleh sifat tertentu.
6
Normalizing •
•
Proses perlakuan panas yang dilakukan pada logam atau paduan untuk mendapatkan ukuran butir kristal yang lebih halus, menaikkan sedikit kekuatan dan kekerasan. Proses ini dilakukan dengan memanaskan hingga kedaerah satu fasa kemudian didinginkan dengan cukup cepat.
7
Pengujian Sifat Mekanik • Pengujian Bending • Kekerasan Vickers
8
Pengujian Bending • Tujuan pengujian bending : Untuk mengukur defleksi (δ) bahan setelah menerima perlakuan berbeda. • Prinsip pengujian bending : Spesimen diletakkan di mesin uji kemudian dilakukan pembengkokan sampai membentuk huruf ‘U’.
Kekerasan •
Ketahanan dari material terhadap deformasi.
Uji Vickers
Uji kekerasan dengan menggunakan penumbuk piramida intan yang dasarnya berbentuk persegi.
10
Pengamatan Metalografi •
Pengujian metalografi dilakukan untuk mengetahui struktur mikro yang terdapat pada spesimen, dimana hasil dari pengujian metalografi ini digunakan untuk mendukung hasil pengujian sifat mekanik.
11
Metodologi Start
•
Diagram alir
Preparasi specimen baja AISI 310S dengan dimensi 200x20x15 mm sebanyak delapan buah
Perlakuan panas Normalizing dengan temperatur 1100oC dengan holding time 1 jam, 1,5 jam dan 2 jam
Pengujian
Kekerasan (Vickers)
SEM
Mikroskop Optik
Pengambilan
Bending Test
data
Pengolahan data dan pembahasan
Finish
12
Langkah kerja • Melakukan proses perlakuan panas normalising pada temperatur 1100oC dengan holding time 1 jam, 1,5 jam dan 2 jam. • Melakukan pengujian sifat mekanik dengan menggunakan pengujian bending dan kekerasan vickers. • Menganalisa struktur mikro yang terjadi dan fasa yang terbentuk setelah proses perlakuan panas
13
Dimensi spesimen • Spesimen yang dipakai adalah baja AISI 310S dengan komposisi kimia 2,0%Mn, 19,00%Ni, 24,00%Cr, 63%Fe.
20 mm
15 mm
200 mm
14
Diagram Rancangan Penelitian Pengujian Kode
Temperatur
spesimen uji
(oC)
Perlakuan panas
Holding Time (Jam)
Kekerasan (Vickers)
1
25
-
2 3 4
1
1100
Normalizing
1,5 2
metalografi
Bending Test
Analisa Data • 1. 2. 3. 4.
Kekerasan Pengujian kekerasan menggunakan delapan buah spesimen. spesimen 1 dan 2 tanpa mengalami perlakuan panas. spesimen 3 dan 4 mengalami perlakuan panas normalizing pada temperatur 1100oC dan holding time 1 jam dengan media pendingin udara. spesimen 5 dan 6 mengalami perlakuan panas normalizing pada temperatur 1100oC dan holding time 1,5 jam dengan media pendingin udara. spesimen 7 dan 8 mengalami perlakuan panas normalizing pada temperatur 1100oC dan holding time 2 jam dengan media pendingin udara.
16
• Table nilai kekerasan rata – rata No
Temperatur (oC )
Perlakuan Panas
Holding Time (Jam)
Kekerasan rata – rata (HV100)
1
25
-
-
150
2
1100
Normalizing
1
131
3
1100
Normalizing
1,5
133
4
1100
Normalizing
2
190
17
austenit Sigma austenit Batas butir dan sekitarnya
(a)
Sigma Batas butir dan sekitarnya
austenit Sigma austenit
Batas butir dan sekitarnya
Batas butir dan sekitarnya Sigma
(b)
Gambar struktur mikro spesimen dengan perlakuan panas normalizing pada temperatur 1100oC, holding time 1, 1,5 jam dan 2 jam dengan perbesaran 500 kali. Etsa : elektrolit asam oksalat.
Sigma austenit
Batas butir dan sekitarnya
Sigma
austenit
Batas butir dan sekitarnya
(a)
austenit Sigma Batas butir dan sekitarnya austenit
Batas butir dan sekitarnya
Sigma
(b)
Gambar struktur mikro spesimen dengan perlakuan panas normalizing pada temperatur 1100oC, holding time 1, 1,5 jam dan 2 jam dengan perbesaran 15.000 kali. Etsa : elektrolit asam oksalat.
2000
counts
1500 1000 500 0 -500 0
20
40
60
80
100
2theta
•
Difraktrogram stainless steel dengan normalizing pada temperatur 1100oC dengan waktu tahan 1 jam
•
Difraktrogram stainless steel dengan normalizing pada temperatur 1100oC dengan waktu tahan 1,5 jam
2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 -200 0
Perlakuan panas
Normalizing
20
40
60
80
Temperat ur (oC)
1100
Wakt u tahan (jam)
1
100
2 theta
•
Difraktrogram stainless steel dengan normalizing pada temperatur 1100oC dengan waktu tahan 2 jam
Normalizing
Normalizing
1100
1100
1,5
2
Fasa
Integrated intensity
Fasa Cromium Iron Nickel Carbon (Fe Cr0,29Ni0,16C0, 06)
25219,40
FeNi Cr23C6
12528,90 7197,40
Fasa Cromium Iron Nickel Carbon (Fe Cr0,29Ni0,16C0, 06)
28399,30
FeNi Cr23C6
14557,60 9886,40
Fasa Cromium Iron Nickel Carbon (Fe Cr0,29Ni0,16C0, 06)
22325,50
FeNi Cr23C6
17554,40 10085,00
Dimensi spesimen pengujian bending
No
Holding Time (Jam)
L (mm)
b (mm)
d (mm)
1
-
110
20
15
2
1
110
20
15
3
1,5
110
20
15
4
2
110
20
15
Data hasil pengujian bending
No
Holding Time (Jam)
1
-
2
1
3
1,5
4
2
P (N) 13000 13000 13000 13000
δ(mm) 16 20 18 16
Kesimpulan • • •
•
•
•
Setelah melakukan penelitian mengenai pengaruh proses perlakuan panas terhadap kekerasan dan struktur mikro baja AISI 310S maka dapat disimpulkan bahwa : Dengan adanya variasi waktu tahan pada temperatur 1100oC dapat mempengaruhi nilai kekerasan dan bending pada baja AISI 310S. Spesimen tanpa perlakuan panas memiliki nilai kekerasan 150 HV. Spesimen dengan normalizing pada temperatur 1100oC dengan waktu tahan 1 jam memiliki nilai kekerasan 131 HV, spesimen dengan normalizing pada temperatur 1100oC dengan waktu tahan 1,5 jam memiliki nilai kekerasan 133 HV dan spesimen dengan normalizing pada temperatur 1100oC dengan waktu tahan 2 jam memiliki nilai kekerasan 190 HV. Dari hasil pengujian metalografi pada spesimen dengan waktu tahan 2 jam didapatkan batas butir yang lebih tebal dibandingkan dengan batas butir pada spesimen dengan waktu tahan 1 jam dan 1,5 jam. Ini mengindikasikan presipitat karbida (Cr23C6) yang terbentuk lebih banyak. Pada normalizing dengan waktu tahan 1,5 jam batas butirnya lebih tebal dibandingkan dengan batas butir pada spesimen dengan waktu tahan 1 jam. Dari pengujian bending didapatkan spesimen dengan normalizing pada temperatur 1100oC dengan waktu tahan 1 jam memiliki nilai defleksi 20 mm. Spesimen dengan normalizing pada temperatur 1100oC dengan waktu tahan 1,5 jam memiliki nilai defleksi 18 mm. Spesimen dengan normalizing pada temperatur 1100oC dengan waktu tahan 2 jam memiliki nilai defleksi 16 mm. Waktu tahan mempengaruhi banyak sedikitnya fase sigma dan presipitat yang terbentuk. Semakin banyak fase sigma yang terbentuk nilai kekerasan meningkat 23 dan nilai defleksi semakin menurun.
TERIMA KASIH
24
